Influência da temperatura no acoplamento efático neuronal via modelo de Hodgkin-Huxley

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sousa, Matheus Phellipe Brasil de
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55201
Resumo: Diversos estudos já apresentaram a importância das comunicações sinápticas, químicas ou elétricas, para a manutenção de diversas funções biológicas no corpo humano, assim como sua sensibilidade a variações de temperatura. Ainda, em termos de comunicação neuronal, existe outro tipo de comunicação, chamada comunicação efática. A comunicação efática surge devido a campos elétricos gerados por um neurônio ou populações de neurônio. Esta comunicação, ainda pouco explorada, vem ganhando destaque, pois diversas hipóteses sobre sua função biológica tem sido levantas. Sendo assim, o presente trabalho busca introduzir o termo de arrastamento efático ao modelo de Hodgkin e Huxley, bem como o termo responsável pela variação de temperatura ao modelo. Os resultados deste trabalho foram comparados com resultados empíricos e resultados obtidos via simulação de modelo híbrido. Para o obtenção dos resultados, variamos a temperatura em um intervalo simétrico, em torno de 0 oC, e separamos a atividade neuronal em dois regimes: Sublimiar e Supralimiar. Para análise dos resultados sublimiares fizemos o uso da estatística circular para avaliar as diferenças de fase entre o potencial neuronal e o sinal externo efático. No regime supralimiar fizemos o uso do intervalo Inter-Spike (ISI) para avaliar a frequência de disparo do modelo, do Vetor de População para obter as prefências de fase entre o potencial neuronal e o sinal efático, e encerramos utilizando Spike Field Coherence (SFC) para medir a sincronização entre os sinais. Os resultados obtidos por este trabalho, através da simulação do modelo de Hodgkin e Huxley adaptado, além de se assemelharem aos resultados da literatura, também conseguiram mostram que a temperatura pode influenciar o arrastamento efático.
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Ainda, em termos de comunicação neuronal, existe outro tipo de comunicação, chamada comunicação efática. A comunicação efática surge devido a campos elétricos gerados por um neurônio ou populações de neurônio. Esta comunicação, ainda pouco explorada, vem ganhando destaque, pois diversas hipóteses sobre sua função biológica tem sido levantas. Sendo assim, o presente trabalho busca introduzir o termo de arrastamento efático ao modelo de Hodgkin e Huxley, bem como o termo responsável pela variação de temperatura ao modelo. Os resultados deste trabalho foram comparados com resultados empíricos e resultados obtidos via simulação de modelo híbrido. Para o obtenção dos resultados, variamos a temperatura em um intervalo simétrico, em torno de 0 oC, e separamos a atividade neuronal em dois regimes: Sublimiar e Supralimiar. Para análise dos resultados sublimiares fizemos o uso da estatística circular para avaliar as diferenças de fase entre o potencial neuronal e o sinal externo efático. No regime supralimiar fizemos o uso do intervalo Inter-Spike (ISI) para avaliar a frequência de disparo do modelo, do Vetor de População para obter as prefências de fase entre o potencial neuronal e o sinal efático, e encerramos utilizando Spike Field Coherence (SFC) para medir a sincronização entre os sinais. Os resultados obtidos por este trabalho, através da simulação do modelo de Hodgkin e Huxley adaptado, além de se assemelharem aos resultados da literatura, também conseguiram mostram que a temperatura pode influenciar o arrastamento efático.Several studies have already shown the importance of synaptic, chemical or electrical, communication in maintaining various biological functions in the human body, as well as its sensitivity to temperature variations. In addition, to neuronal communication, there is another type of communication, called ephaptic communication. Ephaptic communication arises from electrical fields generated by a neuron or neuron population. This communication, which is still little explored, has been gaining prominence because several hypotheses have been raised about its biological function. Therefore, this work aims to introduce the ephaptic entrainment term into the Hodgkin and Huxley model, as well as the term responsible for temperature variation in the model. The results of this work were compared with empirical results and results obtained via hybrid model simulation. To obtain the results, we varied the temperature in a symmetrical interval, around 0 oC, and separated the neuronal activity into two regimes: Subthreshold and Suprathreshold. To analyse the subthreshold results, we used circular statistics to evaluate the phase differences between the neuronal potential and the external ephaptic signal. In the suprathreshold regime, we used the Inter-Spike Interval (ISI) to evaluate the model’s firing frequency, the Population Vector to obtain the phase preferences between the neuronal potential and the ephaptic signal, and we ended by using Spike Field Coherence (SFC) to measure the synchronization between the signals. The results obtained in this work, by simulating the adapted Hodgkin and Huxley model, not only resemble the results in the literature, but also show that temperature can influence ephaptic entrainment.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAUFRNBrasilCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAFísicaArrastamento efáticoComunicação efáticaModelo de HodgkinHuxleyTemperaturaInfluência da temperatura no acoplamento efático neuronal via modelo de Hodgkin-Huxleyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALInfluenciatemperaturaacoplamento_Sousa_2023.pdfapplication/pdf13368129https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/55201/1/Influenciatemperaturaacoplamento_Sousa_2023.pdfc60a2414f012e3ddcba7a71146333960MD51123456789/552012023-11-07 19:28:52.858oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/55201Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-11-07T22:28:52Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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